KR101650419B1 - 이차 전지 제조 방법 및 장치 - Google Patents

이차 전지 제조 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101650419B1
KR101650419B1 KR1020130125877A KR20130125877A KR101650419B1 KR 101650419 B1 KR101650419 B1 KR 101650419B1 KR 1020130125877 A KR1020130125877 A KR 1020130125877A KR 20130125877 A KR20130125877 A KR 20130125877A KR 101650419 B1 KR101650419 B1 KR 101650419B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
battery case
electrolyte
module
cooling
Prior art date
Application number
KR1020130125877A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150046532A (ko
Inventor
이동섭
남상봉
이향목
김현석
김정수
문준호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130125877A priority Critical patent/KR101650419B1/ko
Publication of KR20150046532A publication Critical patent/KR20150046532A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101650419B1 publication Critical patent/KR101650419B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/049—Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 전극 조립체에 함침되는 전해액의 함침 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 이차 전지 제조 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 이차 전지 제조 장치는, 이차 전지 케이스가 안착되는 안착 모듈; 및 상기 안착 모듈의 상부에 배치되고, 상기 안착 모듈에 장착되는 이차 전지 케이스와 이격되어 상기 이차 전지 케이스의 외부를 둘러싸도록 형성된 코일 유닛과 상기 코일 유닛 양단 사이에 연결되어 폐회로를 구성하고, 상기 코일 유닛에 교류 전류를 공급하는 전류 공급 유닛이 구비되어 상기 이차 전지 케이스를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하는 고주파 유도 가열 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차 전지 제조 방법 및 장치{Method and apparatus for manufacturing secondary battery}
본 발명은 이차 전지 제조 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지 제조 과정에서 전해액이 보다 신속하게 전극 조립체에 함침될 수 있도록 하는 이차 전지 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 용량이 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 이러한 이차 전지는 외장재에 전극 조립체를 수납하고, 전해액을 주입한 후 밀봉되는 공정을 거쳐 제조된다. 이때, 전해액 주입 공정에 따라 주입된 전해액은 전극 조립체에 함침된다. 그리고 전해액 주입시, 전극 조립체의 공극과 외장재와 전극 조립체 사이의 빈 공간의 크기를 고려하여 필요한 전해액 총량을 계산하여 전해액을 주입하게 된다.
통상적으로 전해액 함침 과정은, 상술한 바와 같이 이차 전지 외장재에 전극 조립체를 수납하고 전해액을 주입한 후 소정 시간 동안 방치함으로써 전해액이 전극 조립체 내부로 함침되도록 한다.
그런데, 이차 전지 외장재의 내측면과 전극 조립체는 상당히 밀착되어 있고, 전극 조립체에 포함된 전극판과 세퍼레이터 또한 밀착되어 형성되므로, 전해액이 전극 조립체 내부로 함침되는 것이 용이하지 않다.
따라서, 이러한 점을 고려하면, 전극 조립체 내부로 전해액이 균일하게 함침되기 위해서는, 이차 전지 외장재에 전극 조립체를 수납하고 전해액을 주입한 후 이차 전지를 상당한 시간 동안 방치해야 한다.
그러나, 이와 같이 전극 조립체에 전해액을 함침시키기 위해 상당한 시간이 소요되면 이차 전지 제조 시간이 길어지므로, 이차 전지의 생산성이 낮아질 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전극 조립체에 함침되는 전해액의 함침 속도를 증가시킬 수 있도록 하는 이차 전지 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 제조 장치는, 이차 전지 케이스가 안착되는 안착 모듈; 및 상기 안착 모듈의 상부에 배치되고, 상기 안착 모듈에 장착되는 이차 전지 케이스와 이격되어 상기 이차 전지 케이스의 외부를 둘러싸도록 형성된 코일 유닛과 상기 코일 유닛 양단 사이에 연결되어 폐회로를 구성하고, 상기 코일 유닛에 교류 전류를 공급하는 전류 공급 유닛이 구비되어 상기 이차 전지 케이스를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하는 고주파 유도 가열 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전류 공급 유닛은, 상기 이차 전지 케이스를 5 초 내지 10 초간 가열하도록 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 고주파 유도 가열 모듈은, 40 ˚C 내지 50 ˚C로 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 케이스에 전해액을 주입하는 전해액 주입 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 케이스를 냉각시키는 냉각 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 냉각 모듈은 공냉 방식으로 이차 전지 케이스를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 제조 방법은, 전극 조립체 및 상기 전극 조립체가 수납되는 공간이 마련된 이차 전지 케이스를 준비하는 단계; 상기 이차 전지 케이스에 상기 전극 조립체를 수납하는 단계; 상기 전극 조립체가 수납된 이차 전지 케이스를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하는 단계; 및 상기 이차 전지 케이스 내부에 전해액을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전해액 주입 단계는, 상기 가열 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 가열 단계는, 상기 이차 전지 케이스를 5 초 내지 10 초간 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 가열 단계는, 40 ˚C 내지 50 ˚C로 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 가열된 이차 전지 케이스를 냉각하는 냉각 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 냉각 단계는, 상기 전해액 주입 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상가 냉각 단계는, 공냉 방식으로 이차 전지 케이스를 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 고주파 유도 가열 방법에 의해 이차 전지 케이스 및 내부 구성요소를 가열함으로써, 전해액의 점도를 낮추고, 이를 통해 전해액의 함침 속도를 증가시킬 수 있다.
특히, 고주파 유도 가열 방법에 의하면, 짧은 시간 내에 이차 전지 케이스 및 내부 구성요소를 가열할 수 있다. 따라서, 이차 전지의 생산성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전해액을 직접 가열하는 것이 아니라 이차 전지 케이스 및 전극 조립체를 가열한 후 이차 전지 케이스 내부에 전해액을 주입하기 때문에 전해액에 급냉 현상이 발생할 우려가 적다. 따라서, 전해액 주액 공정에서 악취가 발생하는 등의 문제가 발생하지 않을 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치의 기능적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 제조하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치의 기능적 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 장치는, 안착 모듈(100) 및 고주파 유도 가열 모듈(200)을 포함한다.
상기 안착 모듈(100)은, 이차 전지 케이스(12)가 안착되는 공간을 제공한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 이차 전지 케이스(12)는 안착 모듈(100)에 안착될 수 있다.
상기 안착 모듈(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 안착 모듈(100)의 상부에 이차 전지 케이스(12)가 안착될 수 있는 공간을 제공하기 위해 소정의 두께를 가지는 편평한 플레이트로 구현될 수 있다.
여기서, 안착 모듈(100)에 안착되는 이차 전지 케이스(12)에는 전극 조립체(11)가 수납되는 공간이 마련되어 전극 조립체(11)가 수납되고, 전해액이 주입될 수 있다. 이차 전지 케이스(12)에 주입된 전해액은 전극 조립체(11)에 함침되는데, 후술할 고주파 유도 가열 모듈(200)에 의해 보다 신속하게 전극 조립체(11)에 함침될 수 있다.
한편, 여기서, 안착 모듈(100)에 안착되는 이차 전지 케이스(12)는 주로 캔 형 이차 전지의 외장재가 될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고주파 유도 가열 모듈(200)은, 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 방식으로 가열하는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 장치는, 전극 조립체(11)가 수납된 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 방식으로 가열하여 전해액의 점도를 낮추어서 전해액의 함침 속도를 증가시킬 수 있다.
이론적으로 함침 속도는, 전해액의 점도에 반비례하고, 전해액의 점도는 온도에 반비례한다. 즉, 함침 속도를 v, 전해액의 점도를 u, 온도를 T라고 할 때, 다음과 같은 관계가 성립한다.
Figure 112013095311771-pat00001
Figure 112013095311771-pat00002
따라서, v ∝ T 의 관계가 성립하므로, 전해액 및/또는 이차 전지 케이스(12)의 온도가 높을수록 전해액의 함침 속도가 증가한다. 따라서, 본 발명에 따라 이차 전지 케이스(12)를 가열, 특히 고주파 유도 방식으로 가열하면, 전해액의 함침 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 고주파 유도 가열 모듈(200)은, 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 방식으로 가열하기 위해, 코일 유닛(210) 및 전류 공급 유닛(220)을 포함한다.
상기 코일 유닛(210)은, 안착 모듈(100)에 장착되는 이차 전지 케이스(12)와 이격되어 이차 전지 케이스(12)의 외부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이러한 코일 유닛(210)은 후술할 전류 공급 유닛(220)으로부터 교류 전류를 공급받아, 전자기장을 생성하고 전자기 유도 현상에 의해 안착 모듈(100)에 장착된 이차 전지 케이스(12)에 유도 전류를 발생시킨다. 이차 전지 케이스(12)에 발생한 유도 전류는 이차 전지 케이스(12) 내부를 흐르게 되고, 이차 전지 케이스(12)의 저항 손실로 인해 이차 전지 케이스(12)에는 열이 발생한다. 이차 전지 케이스(12)에 발생한 열은 이차 전지 케이스(12)를 가열시키게 된다.
상기 전류 공급 유닛(220)은, 상술한 코일 유닛(210)에 전류, 특히 교류 전류를 공급할 수 있다. 유도 가열을 위해서는 자속의 변화가 있어야 하는데, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열 모듈(200)은 교류 전류를 공급함으로써 자속의 변화를 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 전류 공급 유닛(220)은 코일 유닛(210)에 공급하는 교류 전류의 주파수를 조절할 수 있고, 교류 전류의 주파수를 조절함으로써 자속의 변화량을 조절할 수 있다.
한편, 이론적으로, 전자기 유도 현상은 패러데이의 법칙과 렌츠의 법칙으로 설명될 수 있다.
패러데이의 법칙에 의하면, 유도 기전력의 크기는 코일을 관통하는 자속의 시간 변화율과 코일의 감은 횟수에 비례한다. 즉, 유도 기전력을 e, 코일의 감은 횟수를 N, 자속을 φ, 시간을 t라고 할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다.
Figure 112013095311771-pat00003
그리고, 유도 전류의 방향에 관한 렌츠의 법칙에 의하면, 전자기 유도에 의해 코일에 흐르는 유도 전류는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐르기 때문에 다음과 같은 관계식이 성립한다.
Figure 112013095311771-pat00004
전력은 전압과 전류의 곱이고, 전압은 전류와 저항의 곱이므로 전력은 전압의 제곱을 저항으로 나눈 값과 같다. 즉, 전력을 P, 전압을 V, 전류를 I, 저항을 R이라고 할 때 P = (V*I)이고, V = I*R 이므로, P=V2/R 의 관계가 성립한다. 여기서, 전압은 유도 기전력이 되므로 V = e이다. 이러한 관계식에 상기 수학식 4를 대입하면 다음과 같다.
Figure 112013095311771-pat00005
따라서, 고주파 유도에 따른 피가열체, 즉 본 발명에서의 이차 전지 케이스(12)는 코일의 감은 수의 제곱에 비례하고, 자속의 변화량의 제곱에 비례하는 전력을 소모한다. 즉, 이차 전지 케이스(12)는 코일의 감은 수의 제곱에 비례하고, 자속의 변화량의 제곱에 비례하는 열에너지는 공급받아 가열된다.
따라서, 코일 유닛(210)의 권선수를 조절하면 이차 전지 케이스(12)에 발생하는 열에너지를 조절할 수 있고, 이를 통해 가열 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 코일 유닛(210)의 권선수를 증가시키면, 보다 빠르게 이차 전지 케이스(12)를 가열할 수 있다.
또한, 자속의 변화량을 조절하여 마찬가지의 효과를 달성할 수 있는데, 자속의 변화량은 상술한 바와 같이 전류 공급 유닛(220)의 주파수 조절을 통해 조절될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는, 도 2에 도시된 실시예와 비교할 때, 코일이 많이 권선되어 있다. 즉, 도 2의 실시예에서 코일의 감은 수가 1인 반면, 도 3의 실시예에서 코일은 4 내지 5회 권선되어 있다. 따라서, 이러한 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치에 포함된 고주파 가열 모듈은, 보다 빠르게 이차 전지 케이스(12)를 가열시킬 수 있다. 한편, 도 3의 실시예에서 코일의 권선수는 4 내지 5회 정도인 것으로 도시되어 있으나 본 발명은 이러한 권선수에 제한되지 않으며, 이차 전지 케이스를 보다 빠르게 가열시키기 위해 코일의 권선수는 수십 내지 수천회가 될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 고주파 유도 가열하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는, 도 2에 도시된 실시예와 비교할 때, 코일이 많이 권선되어 있으며, 도 3에 도시된 실시예와 비교할 때 코일 유닛(210)이 원통형으로 권선되어 있지 않고, 직사각형으로 권선되어 있다. 도 3에 도시된 실시예의 경우, 원통형의 코일 유닛(210)에 대응되는 원통형 이차 전지 케이스(12)를 가열하는데 유리하고, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 직사각형의 코일 유닛(210)에 대응되는 직사각형 이차 전지 케이스(12)를 가열하는데 유리할 수 있다. 한편, 도 3에는 원통형 및 도 4에는 직사각형으로 권선된 코일이 각각 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 코일 유닛(210)은 이러한 형태에 제한되지 않으며 이외의 다양한 형태로 이차 전지 케이스(12)의 외부를 둘러쌀 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류 공급 유닛(220)은, 이차 전지 케이스(12)를 5 초 내지 10 초간 가열하도록 전류를 공급하는 것이 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 고주파 유도 가열 모듈(200)은, 40 ˚C 내지 50˚C로 이차 전지 케이스(12)를 가열하는 것이 좋다. 이차 전지 케이스(12)를 가열하는 온도가 지나치게 높을 경우, 이차 전지 케이스(12)에 수납된 구성요소, 이를테면 전극 조립체(11)의 세퍼레이터가 손상될 우려가 있다. 따라서, 고주파 유도 가열 모듈(200)은, 세퍼레이터가 손상되지 않을 정도의 고온으로 이차 전지 케이스(12)를 가열하는 것이 바람직하다.
상기 고주파 유도 가열 모듈(200)은, 제어 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어 유닛은, 전류 공급 유닛(220)의 동작을 전반적으로 제어하는 기능을 수행한다. 구체적으로 제어 유닛은, 전류 공급 유닛(220)의 동작 시간 등을 조절할 수 있으며, 이를 통해 고주파 유도 가열 모듈(200)의 가열 온도 등을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 전류 공급 유닛(220)을 제어하여 이차 전지 케이스(12)를 5 초 내지 10 초간 가열하도록 전류를 공급하도록 조절할 수 있다. 또한, 제어 유닛은 이와 같은 파라미터의 조절을 통해 고주파 유도 가열 모듈(200)의 가열 온도를 조절할 수 있다. 이때, 제어 유닛은 단일의 파라미터를 조절할 수 있으며, 복수의 파라미터를 조절할 수도 있음은 물론이다.
한편, 이러한 제어 유닛은 상술한 바와 같이, 전류 공급 유닛(220)과 구별되는 별도의 구성요소로 구현될 수도 있으나, 이와 달리 전류 공급 유닛(220)에 포함되어 전류 공급 유닛(220)을 제어할 수도 있다. 즉, 전류 공급 유닛(220)과 제어 유닛은 논리적으로 구분되는 구성요소로서, 반드시 물리적으로 구분되어야 하는 것은 아니다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 장치는 전해액 주입 모듈(400) 및/또는 냉각 모듈(300)을 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 이용하여 이차 전지를 제조하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는, 안착 모듈(100) 및 고주파 유도 가열 모듈(200)뿐만 아니라 전해액 주입 모듈(400) 및 냉각 모듈(300)을 더 포함하고 있다.
상기 전해액 주입 모듈(400)은, 이차 전지 케이스(12)에 전해액을 주입하는 기능을 수행한다. 전해액 주입 모듈(400)은, 이러한 전해액 주입 기능을 수행하는 다양한 장치를 의미하는 것으로서, 도면에 도시된 전해액 주입 모듈(400)의 예시에 한정되지 않는다.
한편, 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)가 수납되고 전해액이 주입되는데, 고주파 유도 가열 모듈(200)에 의해 이차 전지 케이스(12)를 가열하는 방식은 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)가 수납되고, 전해액이 주입된 후에 이차 전지 케이스(12)가 가열되는 방식과 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)가 수납된 후에 이차 전지 케이스(12)가 가열되고, 가열된 이차 전지 케이스(12)에 전해액이 주입되는 방식이 있을 수 있다.
여기서, 전자의 방식, 즉 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)가 수납되고, 전해액이 주입된 후에 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 가열하는 방식이 후자의 방식보다 전해액의 함침 속도가 빠르다. 다만, 후자의 방식, 즉 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)가 수납된 후에 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 가열하고, 가열된 이차 전지 케이스(12)에 전해액이 주입되는 방식은 전자에 비해 전해액의 함침 속도가 다소 느리지만, 이차 전지의 양산성 측면에서 전자의 방식보다 유리하다. 또한, 후자의 방식의 경우에는 전해액이 직접 가열되는 것이 아니므로, 전해액이 급속하게 가열된 후 다시 급속하게 냉각되는 현상이 발생 될 우려가 적다. 따라서, 전해액의 급냉 현상으로 인해 악취가 발생하는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 양자의 방식의 장단점을 비교하여 적절한 방식을 선택할 수 있을 것이다. 다만, 전자의 방식에 의한 전해액의 함침 속도와 후자의 방식에 의한 전해액의 함침 속도의 차이가 크지 않기 때문에 후자의 방식으로 이차 전지 케이스(12)를 가열하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 냉각 모듈(300)은 가열된 이차 전지 케이스(12)를 냉각시키는 기능을 수행한다. 전해액을 함침시키기 위해 가열된 이차 전지 케이스(12)는 다음 제조 공정을 위해 신속하게 냉각될 필요가 있다. 따라서, 이차 전지 제조 장치는 가열된 이차 전지 케이스(12)를 냉각시키는 냉각 모듈(300)을 포함하는 것이 좋다. 한편, 이러한 냉각 모듈(300)은 이차 전지 케이스(12)를 냉각시키는 기능을 수행하는 냉각 장치를 의미하는 것으로서, 공지된 다양한 냉각 수단을 포함하여 구현될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 냉각 모듈(300)은, 이차 전지 케이스(12)를 공냉 방식으로 냉각시키는 것이 좋다. 이차 전지 제조 공정은 수분에 취약하기 때문에 수냉 방식을 적용하기는 곤란한 면이 있다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 공냉 방식으로 이차 전지 케이스(12)를 냉각시키는 것이 바람직하다. 한편, 도 5에서는 공냉 방식의 일 예로 냉각 팬을 포함하는 실시예를 나타내고 있는데, 본 발명에 따른 공냉 방식의 냉각 모듈(300)이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 이차 전지 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 6에서, 각 단계의 주체는 상술한 이차 전지 제조 장치의 각 구성요소일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 방법은, 먼저, 전극 조립체(11) 및 전극 조립체(11)가 수납되는 공간이 마련된 이차 전지 케이스(12)를 준비하고(S110), 이차 전지 케이스(12)에 전극 조립체(11)를 수납한다(S120). 이어서, 전극 조립체(11)가 수납된 이차 전지 케이스(12)를 고주파 유도 가열 방식으로 가열한다(S130). 다음으로, 이차 전지 케이스(12) 내부에 전해액을 주입한다(S140).
바람직하게는, 전해액 주입 단계(S140)는, 가열 단계(S130) 이후에 수행되는 것이 좋다. 이와 같은 방법에 의하면, 전해액이 직접 가열되는 것이 아니므로, 전해액에 급냉 현상이 발생할 우려가 적다. 따라서, 전해액의 급냉 현상으로 인해 악취가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 가열 단계(S130)는, 이차 전지 케이스(12)를 5 초 내지 10 초간 가열하는 것이 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 가열 단계(S130)는, 40 ˚C 내지 50 ˚C로 가열하는 것이 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 가열된 이차 전지 케이스(12)를 냉각하는 냉각 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 이러한 냉각 단계(S150)는, 상기 전해액 주입 단계(S140) 이후에 수행되는 것이 좋다. 그리고, 냉각 단계(S150)는, 공냉 방식으로 이차 전지 케이스(12)를 냉각하는 것이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 이차 전지 제조 방법은, 상술한 단계 이외에도 이차 전지 케이스(12)를 밀봉하는 단계 등의 공지의 단계를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
11: 전극 조립체
12: 이차 전지 케이스
100: 안착 모듈
200: 고주파 유도 가열 모듈
210: 코일 유닛
220: 전류 공급 유닛
300: 냉각 모듈
400: 전해액 주입 모듈

Claims (13)

  1. 이차 전지 케이스가 안착되는 안착 모듈; 및
    상기 안착 모듈의 상부에 배치되고, 상기 안착 모듈에 장착되는 이차 전지 케이스와 이격되어 상기 이차 전지 케이스의 외부를 둘러싸도록 형성된 코일 유닛과 상기 코일 유닛 양단 사이에 연결되어 폐회로를 구성하고, 상기 코일 유닛에 교류 전류를 공급하는 전류 공급 유닛이 구비되어 상기 이차 전지 케이스를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하여 전해액의 함침속도를 증가시키도록 하는 고주파 유도 가열 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 공급 유닛은, 상기 이차 전지 케이스를 5 초 내지 10 초간 가열하도록 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 유도 가열 모듈은, 40 ˚C 내지 50 ˚C로 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지 케이스에 전해액을 주입하는 전해액 주입 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지 케이스를 냉각시키는 냉각 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각 모듈은 공냉 방식으로 이차 전지 케이스를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 장치.
  7. 전극 조립체 및 상기 전극 조립체가 수납되는 공간이 마련된 이차 전지 케이스를 준비하는 단계;
    상기 이차 전지 케이스에 상기 전극 조립체를 수납하는 단계;
    전해액의 함침속도를 증가시키기 위해 상기 전극 조립체가 수납된 이차 전지 케이스를 고주파 유도 가열 방식으로 가열하는 단계; 및
    상기 이차 전지 케이스 내부에 전해액을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전해액 주입 단계는, 상기 가열 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 단계는, 상기 이차 전지 케이스를 5 초 내지 10 초간 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 단계는, 40 ˚C 내지 50 ˚C로 가열하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열된 이차 전지 케이스를 냉각하는 냉각 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 냉각 단계는, 상기 전해액 주입 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상가 냉각 단계는, 공냉 방식으로 이차 전지 케이스를 냉각하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
KR1020130125877A 2013-10-22 2013-10-22 이차 전지 제조 방법 및 장치 KR101650419B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130125877A KR101650419B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 이차 전지 제조 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130125877A KR101650419B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 이차 전지 제조 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150046532A KR20150046532A (ko) 2015-04-30
KR101650419B1 true KR101650419B1 (ko) 2016-08-23

Family

ID=53037867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130125877A KR101650419B1 (ko) 2013-10-22 2013-10-22 이차 전지 제조 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101650419B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102023721B1 (ko) * 2015-09-04 2019-09-20 주식회사 엘지화학 전해액 함침 장치 및 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003217672A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Denso Corp 非水電解液電池の製造方法および電極体乾燥装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326626A (ja) * 1997-05-27 1998-12-08 Hitachi Maxell Ltd 巻回形電池の製造方法
KR101493950B1 (ko) * 2009-11-09 2015-02-17 주식회사 엘지화학 이차 전지 제조 방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003217672A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Denso Corp 非水電解液電池の製造方法および電極体乾燥装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150046532A (ko) 2015-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108390131B (zh) 纯内阻电池加热系统
Duru et al. Critical insights into fast charging techniques for lithium-ion batteries in electric vehicles
CN108777339A (zh) 一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置
CN203631703U (zh) 一种电动汽车电池加热系统的控制电路
KR101496516B1 (ko) 배터리 온도 조절 시스템 및 이의 구동 방법
CN105051968B (zh) 电池和机动车
CN113412067B (zh) 气溶胶生成装置
US10826309B2 (en) Terminal, heating apparatus and charging method for battery
US9531203B2 (en) Secondary battery system
CN113782811B (zh) 用电设备及电化学装置的加热方法
KR20140004061A (ko) 전기화학 전지용 케이싱
JP2015103529A (ja) 電極上の樹枝状金属析出を低減させる方法および当該方法を使用したリチウム・イオンアキュムレータ
CN110828882A (zh) 一种锂电池
CN108336454A (zh) 具备自加热功能的固态电池
KR101650419B1 (ko) 이차 전지 제조 방법 및 장치
Aktas Design and implementation of adaptive battery charging method considering the battery temperature
CN108832074A (zh) 电池极片及其制备方法、电池管理方法及相关装置
US11342606B2 (en) Lithium ion battery with an internal heating device
KR20150041351A (ko) 전극 탭 제조 장치 및 방법
CN105551891A (zh) 一种电池能量均衡继电器及其控制方法
JP2016513864A (ja) 電解液の注液方法
KR20140089455A (ko) 이차전지 어셈블리
Xiong et al. Low-temperature heating and optimal charging methods for lithium-ion batteries
KR102023721B1 (ko) 전해액 함침 장치 및 시스템
KR101802016B1 (ko) 이차전지용 함침장치 및 함침방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 4